Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
К = о(яс)1/2. (15.24)
1/2 25-1235
386
Глава 15
Так же как величину К можно определить экспериментально, нагружая образец таким образом, чтобы трещина распространялась медленно, и постепенно увеличивая нагрузку. Переход к быстрому разрушению характеризуется критическим значением фактора интенсивности напряжения Ккр, которое также является мерой сопротивления разрушению.
§ 11« Вязкое разрушение
Вязкое разрушение деформированного образца представляет собой процесс разрушения, который наступает после существенной деформации; однако сказанное ни в коей мере нельзя признать удовлетворительным определением рассматриваемого процесса, так как хрупкому разрушению иногда также предшествует заметная пластическая деформация (при запаздывающем разрушении сколом). По-видимому, наиболее известным случаем вязкого разрушения является развитие шейки в процессе испытания на растяжение, заканчивающееся образованием поверхностей разрушения в виде конуса и чашечки (фиг. 15.13, б). Этот процесс является весьма сложным; его развитие определяется в первую очередь распределением напряжений в образце при растяжении, а также характеристиками деформационного упрочнени материала.
Для многих чистых металлов при комнатной температуре характерна поверхность разрушения в виде двойной чашечки с конусом (фиг. 15.13, а); форма же чашечки с конусом типична для ряда известных сплавов, например для латуни, дюралюмина и среднеуглеродистых сталей. Третий тип вязкого разрушения (фиг. 15.13, в), характеризуемый плоскими поверхностями разрушения, часто встречается у высокоуглеродистых сталей при комнатной температуре, а также у некоторых чистых металлов, деформируемых при очень низких температурах.
Основное различие между вязким и хрупким разрушениями, имеющее большое практическое значение, состоит в том, что распространение вязкой трещины включает, как составную часть, значительное пластическое течение, тогда как в случае хрупкой трещины разрушение влечет за собой лишь минимальную пластическую деформацию. При сколе энергия разрушения расходуется главным образом на преодоление сил притяжения между атомами, расположенными по обе стороны от пути трещины, тогда как при вязком разрушении эту составляющую расхода энергии намного превосходит затрата энергии на пластическую деформацию, связанную с процессом разрушения.
а
Фиг. 15.13. Типы вязкого разрушения: а — двойная чашечка с конусом; б — чашечка с конусом; в — плоский.
§ 12* Вязкое разрушение н монокристаллах
Простейшие виды вязкого разрушения можно наблюдать в некоторых металлах с гексагональной и тетрагональной решетками, деформируемых при повышенных температурах, когда имеет место продолжительное скольжение в нескольких удаленных друг от друга полосах, приводящее к разрушению в результате сдвига. Подобное поведение было обнаружено у цинка, кадмия и олова. Однако при понижении температуры деформации, когда расстояние между полосами скольжения значительно уменьшается, на образце появ-
Разрушение
387
ляется шейка, которая предшествует его разрушению. Указанное явление часто связано со скольжением в более чем одной системе, а также с двойни-кованием, в результате чего геометрическая картина деформации и разрушения образца становится сложной.
В монокристаллах металлов с граиецентрировашюй кубической решеткой вязкому разрушению также предшествует образование шейки, которая в чистых металлах характеризуется относительным поперечным сужением,
Фиг. 15.14. Две стадии вязкого разрушения монокристалла меди, ХО.
и — т'рничтн1 енпльжеппе и ,'іньгіліпіШіИіііііім сднлг ни вторичиии пістсме сі:н. п>и;<чпі!і; б — интгпсин-пьіі'і Г'дпиг чи нтиричнии іі/іись'псти її ри.'фын.
достигающим 100%; однако в других случаях действительная зона разрушения возникает где-то в процессе развития шейки. Например, монокристаллы меди в процессе деформации при 4,2 Д разрушаются после существенного удлинения при относительно слабо развитой шейке [39J. Микроскопические исследования областей шейки у мопокристаллических образцов алюминия и меди показали [401, что в данном случае образуются узкие зоны интенсивного сдвига в первичной или во вторичной системе скольжения, где в дальнейшем локализуется деформация до тех пор, пока она не сосредоточится в одной плоскости (макроскопический сдвиг). На фиг. 15.14 показаны две стадии описанного процесса. В чистом алюминии при комнатной температуре разрушение почти целиком происходит за счет сдвига, тогда как в меди можно обнаружить явные признаки вязких трещин. Иногда на последней стадии развития шейки образуются крупные каналообразные полости [41, 42], которые, по-видимому, являются результатом интенсивных сдвигов, происходящих попеременно по двум непараллельным системам скольжения [9].
Монокристаллы сплавов ведут себя несколько иначе в том отношении, что шейка у них не всегда сильно развита и может наблюдаться плоская
25*
Глава Io
поверхность вязкого разрушения, проходящая через все сечение образца. Илам [41] установила, что монокристаллы твердого раствора алюмнппп — цинк с малым содержанием цппка имеют характер разрушения, типичный для чистого алюминия, однако при содержании цинка 10"<> и более поверхность разрушении становится плоской, расположенной под уі лом прибли-
